(57)【要約】【課題】  機械式のフィードバック制御機構を備えた位相器を提供する。【解決手段】  位相器１０において、キャビティ４０を有するハウジング１６と、キャビティ４０内で振動するとともにキャビティ４０をアドバンスおよびリタードチャンバＡ，Ｒに分割するベーン３６，３８を有し、ハウジング１６に対して回転可能なロータ１４と、ロータ１４の開孔内で軸線方向に移動するように配置され、制御流体がアドバンスチャンバＡまたはリタードチャンバＲのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路間で流体の流れを選択的に制御するための２つの開孔を有するスプール２０と、スプール２０の外側面に形成され、チャンバ間の流体の流れを容易にする開口を有し、軸線との間に０でない角度を形成する一つの面を有する螺旋溝５２とを設ける。スプール２０が軸線方向に移動するとき、流体の流れが変化して、キャビティ４０内でのベーン位置が制御される。【選択図】  図１
2005121016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相器であって、
少なくとも一つのキャビティを有するハウジングと、
ハウジングの少なくとも一つのキャビティ内で振動するとともにキャビティをアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに分割する少なくとも一つのベーンを有し、ハウジングと係合するようにまたはハウジングに対して回転するように配置されたロータと、
実質的に真っ直ぐな線に沿ってロータの開孔内で移動するように配置され、制御流体がアドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路間で流体の流れを選択的に制御するための少なくとも２つの開孔を有する制御バルブと、
制御バルブの外側面に設けられ、チャンバ間の流体の流れを容易にするための開口を有するとともに、少なくとも一つの面を有し、該一つの面と実質的に真っ直ぐな線との間に０でない角度を有する螺旋溝とを備え、
これにより、制御バルブが実質的に真っ直ぐな線に沿って移動するとき、キャビティ内でのベーン位置が制御されるようになっている、
ことを特徴とする位相器。
【請求項２】
請求項１において、
ベーンが、少なくとも一つのチェックバルブを有するように配置されたベーンキャビティを有している、
ことを特徴とする位相器。
【請求項３】
請求項１において、
制御バルブが実質的に真っ直ぐな線に沿って移動するのを制限するための手段をさらに備えた、
ことを特徴とする位相器。
【請求項４】
請求項１において、
ハウジングに固定されるとともにハウジングと一体的に回転するように配置されたスプロケットをさらに備えた、
ことを特徴とする位相器。
【請求項５】
請求項１において、
ハウジングに固定されたバックプレートと、位相器内で制御流体を収容するためのロータとをさらに備えた、
ことを特徴とする位相器。
【請求項６】
位相器において、流体の流れを制御するための方法であって、
少なくとも一つのキャビティを有するハウジングを提供する工程と、
ハウジングの少なくとも一つのキャビティ内で振動するとともにキャビティをアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに分割する少なくとも一つのベーンを有し、ハウジングと係合するようにまたはハウジングに対して回転するように配置されるロータを提供する工程と、
実質的に真っ直ぐな線に沿ってロータの開孔内で移動するように配置され、制御流体がアドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路間で流体の流れを選択的に制御するための少なくとも２つの開孔を有する制御バルブを提供する工程と、
制御バルブの外側面に設けられ、チャンバ間の流体の流れを容易にするための開孔を有するとともに、少なくとも一つの面を有し、該一つの面と実質的に真っ直ぐな線との間に０でない角度が存在している螺旋溝を提供する工程と、
キャビティ内でのベーンの位置を制御するために、実質的に真っ直ぐな線に沿って制御バルブを所定の距離移動させる工程と、
を備えた方法。
【請求項７】
請求項６において、
ベーンが、少なくとも一つのチェックバルブを有するように配置されたベーンキャビティを有している、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６において、
制御バルブが実質的に真っ直ぐな線に沿って移動するのを制限するための手段を提供する工程をさらに備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６において、
ハウジングに固定されるとともにハウジングと一体的に回転するように配置されるスプロケットを提供する工程をさらに備えた、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６において、
ハウジングに固定されるバックプレートと、位相器内で制御流体を収容するためのロータとを提供する工程をさらに備えた、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械式フィードバックの分野に関する。より詳細には、本発明は、２本の螺旋溝を有する中央取付けのスプールを備えたカム位相器のための制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の性能は、エンジンの種々のシリンダのインテークバルブを駆動するカムシャフトと、エグゾーストバルブを駆動するカムシャフトという２本のカムシャフトを使用することによって改良することが可能である。
【０００３】
典型的には、このようなカムシャフトの一方は、第１のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第１のベルト駆動装置を介してエンジンのクランクシャフトによって駆動され、他方のカムシャフトは、第２のスプロケットおよびチェーン駆動装置または第２のベルト駆動装置を介して、前記一方のカムシャフトによって駆動される。あるいは、双方のカムシャフトが、単一のクランクシャフトにより駆動されるチェーン駆動装置またはベルト駆動装置により運転される。
【０００４】
２本のカムシャフトを備えたエンジンの性能は、エグゾーストバルブに対するインテークバルブの運転の点からまたはクランクシャフトの位置に対する各バルブの位置の点からエンジンタイミングを変更するために、一方のカムシャフト（通常はインテークバルブ駆動用のカムシャフト）の他方のカムシャフトおよびクランクシャフトに対する位置関係を変えることによって、アイドル運転の質、燃費、低減排気ガスおよび上昇トルクの観点からさらに改良を加えることが可能である。
【０００５】
引用することによってすべて本明細書の中に含まれる以下の米国特許により開示された情報を考慮することは、本発明の背景を探るのに有用である。
米国特許第 5,002,023号は、本発明の分野における可変カムタイミング（ＶＣＴ： variable camshaft timing）システムについて記述している。このシステムの液圧装置は、適切な作動流体要素を備えるとともに逆方向に作用する一対の液圧シリンダを有している。
【０００６】
作動流体要素は、作動流体を一方のシリンダから他方のシリンダにまたはその逆方向に選択的に移送しており、これにより、クランクシャフトに対するカムシャフトの周方向位置をアドバンスさせまたはリタードさせている。
【０００７】
制御システムは、一方または他方のシリンダからの作動流体の排出がバルブ内のスプールを中央位置つまり零位置から一方向または他の方向に移動させることによって行われる制御バルブを使用している。
【０００８】
スプールの移動は、スプールの一端に作用する制御液圧Ｐc の増加または減少に応じて、さらにスプリングの一端に作用する液圧と他端に作用する圧縮スプリングによる機械的な押付力との間の関係に応じて、生じる。
【０００９】
米国特許第 5,107,804号は、本発明の分野における他のタイプのＶＣＴシステムについて記述しており、このシステムの液圧装置は、囲繞されたハウジング内にローブを備えたベーンを有している。このベーンは、上述の米国特許第 5,002,023号により開示された逆方向作用のシリンダに取って代わっている。
【００１０】
ベーンは、ハウジング内でローブの一方の側から他方の側にまたはその逆方向に作動流体を移動させることによりハウジングに対してベーンを一方の側から他方の側に振動させる適切な作動流体要素を有しており、ベーンはハウジングに対して振動可能つまり周方向に移動可能に構成されている。
【００１１】
このようなベーンの振動は、クランクシャフトに対するカムシャフトの位置をアドバンスまたはリタードさせるのに効果的なものである。このＶＣＴシステムの制御システムは、米国特許第 5,002,023号に開示されたものと同一であって、スプールバルブに作用する同種の力に反応する同一タイプのスプールバルブを使用している。
【００１２】
米国特許第 5,172,659号および米国特許第 5,184,578号はいずれも、スプールの一端に作用する液圧による力とスプールの他端に作用する機械的な力とを釣り合わせようとする試みによって発生する、上述したタイプのＶＣＴシステムの問題に取り組んでいる。米国特許第 5,172,659号および米国特許第 5,184,578号の双方に開示された改良制御システムは、スプールの両端に作用する液圧による力を利用している。
【００１３】
スプールの一端に作用する液圧による力は、最大液圧Ｐs でエンジンオイルギャラリから直接供給される作動流体に起因している。スプールの他端に作用する液圧による力は、減圧Ｐc 下でＰＷＭソレノイドからの作動流体に反応して作用する液圧シリンダまたはその他の倍力装置に起因している。
【００１４】
スプールの対向端の各々に作用する力が元々同じ作動流体に基づいた液圧であるため、作動流体の圧力または粘性の変化は自己否定的なものであって、スプールの中央位置または零位置には影響を与えない。
【００１５】
米国特許第 5,289,805号は、改良されたＶＣＴ方法を提供している。この方法は、所定のセットポイントを追跡する挙動を生じさせるところのコンピュータの実行に適した液圧ＰＷＭスプール位置制御および進んだ制御アルゴリズムを利用している。
【００１６】
米国特許第 5,361,735号においては、カムシャフトが、非振動の回転のために一端に固定されたベーンを有している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なタイミングベルト駆動のプーリを有している。ベーンは、プーリの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。カムシャフトは、通常の運転中に発生するトルクパルスに反応して変化する傾向がある。
【００１７】
カムシャフトは、エンジン制御ユニットからの信号に反応して制御バルブのバルブ本体内でのスプールの位置を制御することによって、凹部からのエンジンオイルの流れを選択的に許容しまたは阻止することにより、アドバンスしまたはリタードするようになっている。スプールは、好ましくはステッピングモータ型の電気モータによって回転させられるロータリー・リニア運動移動手段によって一定の方向に付勢されている。
【００１８】
米国特許第 5,497,738号は、ＶＣＴシステムの上述の実施態様で利用された最大液圧Ｐs においてエンジンオイルギャラリから直接供給された作動流体に起因してスプールの一端に作用する液圧による力を除去する制御システムについて開示している。
【００１９】
ベントスプールの他端に作用する力は、好ましくは可変力ソレノイド型の電気機械的アクチュエータによるものであり、この力は、種々のエンジンパラメータを監視するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）から出力された電気信号に反応してベントスプールに直接作用している。
【００２０】
ＥＣＵは、カムシャフト位置およびクランクシャフト位置に対応するセンサ信号を受け取り、この位置情報を利用して相対位相角を計算する。好ましくは、位相角誤差を補償するクローズドループフィードバックシステムが採用されている。可変力ソレノイドの使用が、緩慢な動的応答性の問題を解決する。
【００２１】
このような装置は、スプールバルブの機械的応答性と同程度に速くなるように設計でき、確かに従来の完全液圧差圧制御システムよりもずっと速くなっている。応答性が速くなることにより、増加したクローズドループゲインを使用することができ、これにより、構成要素の許容誤差および運転環境に対してシステムがそれほど敏感でないようにすることが可能である。
【００２２】
米国特許第 5,657,725号は、駆動のためにエンジンオイル圧を利用する制御システムを示している。このシステムは、ベーンが一端に固定されたカムシャフトを有しており、ベーンはカムシャフトとともに回転可能でカムシャフトに対して振動しないようになっている。
【００２３】
カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトとともに振動するハウジングを有している。ベーンは、ハウジングの対向凹部内に受け入れられた対向ローブを有している。ベーンおよびハウジングが相対的に振動でき、これにより、カムシャフトの位相がクランクシャフトの位相に対して変化するように、凹部はローブよりも周方向長さが長くなっている。
【００２４】
カムシャフトは、通常の運転中に受けるエンジンオイル圧および（または）カムシャフトトルクパルスに反応して方向を変える。エンジン運転状態を示すエンジン制御ユニットからの信号に反応してスプールバルブ本体内のスプールの位置を制御することによって、カムシャフトは、凹部からリターンラインを通るエンジンオイルの流れを選択的に許容しまたは阻止することにより、アドバンスまたはリタードすることができる。
【００２５】
スプールは、エンジン制御ユニットからの信号に反応してその対向端に作用する液圧による力を制御することによって、選択的に配置される。ベーンは、回転中にカムシャフトが受ける一方向の摩擦トルクに対して反作用の力を作用させるように、最も端の位置に付勢されている。
【００２６】
米国特許第 6,247,434号は、エンジンオイルによって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムを示している。このシステム内には、カムシャフトに同期して回転するようにハブがカムシャフトに固定されている。
【００２７】
また、ハウジングがハブを囲繞しており、ハウジングは、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能であり、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働する。
【００２８】
ドリブンベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの内面と協働する。ロック装置は、油圧に反応して、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。また制御装置が、ハブに対するハウジングの振動を制御している。
【００２９】
米国特許第 6,250,265号は、内燃機関のためのアクチュエータロック機構を備えた可変バルブタイミングシステムを示している。この可変バルブタイミングシステムは、ベーンが固定されたカムシャフトを有しており、ベーンは、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動しないようになっている。
【００３０】
ベーンは、周方向に延びかつ半径方向外方に延びる複数のローブを有している。ベーンは、各ローブに対応する複数の凹部を有する環状ハウジングによって囲繞されており、各ローブは、対応する各凹部に受け入れられている。
【００３１】
ハウジングがカムシャフトおよびベーンとともに回転しているときにベーンおよびカムシャフトに対するハウジングの振動を許容するように、各凹部は、ローブの周方向長さよりも長い周方向長さを有している。ベーンおよびカムシャフトに対するハウジングの振動は、ローブの対向側の各凹部内の加圧エンジンオイルによって励起されている。
【００３２】
好ましくは、凹部内の油圧は、運転中のカムシャフトの回転時に、カムシャフトのトルクパルスから一部引き出されている。環状ロックプレートは、カムシャフトおよび環状ハウジングと同芯に配置されている。
【００３３】
また、環状ロックプレートは、ロックプレートが環状ハウジングと係合してベーンに対する周方向の動きを防止する第１の位置と、ベーンに対する環状ハウジングの周方向の動きを許容する第２の位置との間で、カムシャフトの長手方向の中心軸に沿って環状ハウジングに対して移動可能になっている。ロックプレートは、第１の位置に向かってスプリングにより付勢されるとともに、エンジンオイル圧により、第１の位置から離れて第２の位置に向かって押圧される。
【００３４】
ロックプレートは、エンジンオイル圧がスプリングの付勢力に打ち勝つほど十分に高いときに、これは環状ハウジングおよびベーンの相対位置を変化させるように要求される唯一のときであるが、カムシャフトを挿通する流路によって第２の位置にさらされる。ロックプレートの移動は、クローズドループ制御システムまたはオープンループ制御システムを介して、エンジン電子制御ユニットにより制御されている。
【００３５】
米国特許第 6,263,846号は、ベーン型可変カムシャフトタイミングシステムのための制御バルブを示している。この制御バルブは、カムシャフトおよびこれに固定されてカムシャフトとともに回転するハブを有する内燃機関を含んでいる。
【００３６】
また、ハウジングがハブを囲繞しており、ハウジングは、ハブおよびカムシャフトとともに回転可能であり、ハブおよびカムシャフトに対して振動可能になっている。ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向内方に配置されており、ハブとともに協働する。
【００３７】
ドリブンベーンは、ハウジングと協働するようにハブ内において半径方向外方に配置されている。また、ドリブンベーンは、アドバンスチャンバおよびリタードチャンバを周方向に交互に限定するように、ドライブベーンと周方向に交互に配置されている。
【００３８】
ハブに対するハウジングの振動を制御するための構成は、電子エンジン制御ユニットと、電子エンジン制御ユニットに反応してアドバンスチャンバに対するエンジンオイル圧を調整するアドバンス制御バルブとを有している。電子エンジン制御ユニットに反応するリタード制御バルブは、リタードチャンバに対してエンジンオイル圧を調整する。
【００３９】
アドバンス通路は、アドバンス制御バルブおよびアドバンスチャンバ間でエンジンオイル圧を伝達する。リタード通路は、リタード制御バルブおよびリタードチャンバ間でエンジンオイル圧を伝達する。
【００４０】
米国特許第 6,311,655号は、ベーン取付けのロックピストン装置を有する多数位置可変カムタイミングシステムを示している。カムシャフトおよび可変カムシャフトタイミングシステムを有する内燃機関において、ロータはカムシャフトに固定されるとともに、カムシャフトに対して回転可能で振動しないように構成されている。
【００４１】
ハウジングは、ロータを囲繞するとともに、ロータおよびカムシャフトの双方に対して回転可能になっており、さらに、最リタード位置および最アドバンス位置間においてロータおよびカムシャフトの双方に対して振動可能になっている。
【００４２】
ロック装置は、ロータまたはハウジングのいずれか一方の内部に設けられるとともに、最リタード位置、最アドバンス位置およびこれらの間の位置において、ロータまたはハウジングのいずれか他方に係脱可能に係合しており、ロータおよびハウジング間の相対運動を防止している。
【００４３】
ロック装置は、ロータをハウジングに固定するために、キーとその逆側に設けられたセレーションとを備えたロックピストンを有している。制御装置は、ハウジングに対するロータの振動を制御する。
【００４４】
米国特許第 6,374,787号は、エンジンオイル圧によって駆動される多数位置可変カムシャフトタイミングシステムを示している。ハブがカムシャフトに同期して回転するようにカムシャフトに固定されている。ハウジングは、ハブを囲繞しており、ハブおよびカムシャフトとともに回転するとともに、所定の回転角の範囲内でハブおよびカムシャフトに対して振動するようになっている。
【００４５】
ドライブベーンは、ハウジング内において半径方向に配置されており、ハブの外面と協働している。ドリブンベーンは、ハブ内において半径方向に配置されており、ハウジングの内面と協働している。油圧に反応するロック装置は、ハウジングおよびハブ間の相対運動を防止している。制御装置は、ハブに対するハウジングの振動を制御している。
【００４６】
米国特許第 6,477,999号は、非振動の回転のために、その一端にベーンが固定されたカムシャフトを示している。カムシャフトはまた、カムシャフトとともに回転しかつカムシャフトに対して振動可能なスプロケットを有している。
【００４７】
ベーンは、スプロケットの対向凹部内にそれぞれ受け入れられた対向配置のローブを有している。凹部は、ベーンおよびスプロケットが互いに振動するのを許容するように、ローブよりも大きな周方向長さを有している。カムシャフトの位相は、通常の運転中に受けるパルスに反応して変化する傾向がある。
【００４８】
カムシャフトの位相は、制御バルブのバルブ本体内におけるスプールの位置を制御して、凹部からの加圧作動流体（好ましくはエンジンオイル）の流れを選択的に阻止しまたは許容することにより、アドバンスまたはリタード方向という一定の方向にのみ変化するように許容されている。
【００４９】
スプロケットは、カムシャフトの回転軸から離れて該回転軸に平行に延びる貫通通路を有している。ピンは、通路内にスライド可能に設けられており、ピンの自由端が通路を越えて突出する位置までスプリングによって弾性的に付勢されている。ベーンは、ポケットを有するプレートを備えており、該ポケットは所定のスプロケットの通路と整列している。
【００５０】
ポケットは作動流体を受け入れており、流体圧が通常の運転レベルにあるとき、ポケット内には、ピンの自由端がポケットに入らないようにするのに十分な圧力がある。その一方、液圧レベルが低いときには、ピンの自由端がポケット内に入り、カムシャフトおよびスプロケットと所定の向きに係合する。
【００５１】
米国特許第 6,477,999号は、ラインコントロール装置について示している。当該装置は、車両のエンジン速度に応じて所定のバルブタイミング可変制御信号を発生させるバルブタイミングコントローラと、対応するアドバンスラインおよびリタードラインを構成するために、対応するバルブタイミングコントローラから受け取ったバルブタイミング可変制御信号に応じて所定の方向への回転力を発生させるオイルコントロールドライバとを有している。連続可変式バルブタイミングシステムのためのラインコントロール装置は、オイルコントロールドライバの運転によって生じるノイズを減少させる。
【００５２】
さらに、カムシャフト位相器は周知ではあるが、すでに知られた典型的な位相器は、非常に異なる方法で制御されている。たとえばメルキオルによる米国特許第 5,507,245号は、機械式フィードバックについて開示している。
【００５３】
このフィードバックにおいては、カップリングの駆動部および従動部の一方がシリンダに連結されており、他方が、相対する２つのチャンバの範囲を定めるピストンに連結されている。チャンバは、実質的に一定の容積を有している。
【００５４】
チャンバは、実質的に非圧縮流体で満たされるとともに、実質的にそれぞれ一定の容積を有しかつ逆方向の２つの一方向回路を通じて相互に連結されている。分配装置は、一方向回路の一方または他方を作動させるか、あるいは双方を中立位置におくように、配置されている。
【００５５】
また、ＶＣＴシステムにおけるカムシャフトまたはクランクシャフトのようなシャフトの位置を検出するセンサを備えた電子式フィードバックループについて知られている。たとえば、パルスホイールは、目標物を検出するセンサのためにシャフトに固定されている。
【００５６】
検出されたパルスは、ハウジングに関連して引き出されたロータまたはベーンの位置情報が位相関係を制御するのに用いられる制御バルブ（スプール）を制御しているところの情報に加工処理される。典型的には、スプールバルブは、要求されたように流体連絡を停止させるための２つのランドを有している。
【特許文献１】米国特許第 5,002,023号明細書
【特許文献２】米国特許第 5,107,804号明細書
【特許文献３】米国特許第 5,172,659号明細書
【特許文献４】米国特許第 5,184,578号明細書
【特許文献５】米国特許第 5,289,805号明細書
【特許文献６】米国特許第 5,361,735号明細書
【特許文献７】米国特許第 5,497,738号明細書
【特許文献８】米国特許第 5,657,725号明細書
【特許文献９】米国特許第 6,247,434号明細書
【特許文献１０】米国特許第 6,250,265号明細書
【特許文献１１】米国特許第 6,263,846号明細書
【特許文献１２】米国特許第 6,311,655号明細書
【特許文献１３】米国特許第 6,374,787号明細書
【特許文献１４】米国特許第 6,477,999号明細書
【特許文献１５】米国特許第 5,507,245号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５７】
本発明は、上述したような電子制御式ではなく、機械式のフィードバック制御機構を備えた位相器を提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００５８】
請求項１の発明に係る位相器は、少なくとも一つのキャビティを有するハウジングと、ハウジングの少なくとも一つのキャビティ内で振動するとともにキャビティをアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに分割する少なくとも一つのベーンを有し、ハウジングと係合するようにまたはハウジングに対して回転するように配置されたロータと、実質的に真っ直ぐな線に沿ってロータの開孔内で移動するように配置され、制御流体がアドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路間で流体の流れを選択的に制御するための少なくとも２つの開孔を有する制御バルブと、制御バルブの外側面に設けられ、チャンバ間の流体の流れを容易にするための開口を有するとともに、少なくとも一つの面を有し、該一つの面と実質的に真っ直ぐな線との間に０でない角度が存在している螺旋溝とを備え、これにより、制御バルブが実質的に真っ直ぐな線に沿って移動するとき、キャビティ内でのベーン位置が制御されるようになっている。
【００５９】
請求項２の発明では、請求項１において、ベーンが、少なくとも一つのチェックバルブを有するように配置されたベーンキャビティを有している。
【００６０】
請求項３の発明では、請求項１において、制御バルブが実質的に真っ直ぐな線に沿って移動するのを制限するための手段をさらに備えている。
【００６１】
請求項４の発明では、請求項１において、ハウジングに固定されるとともにハウジングと一体的に回転するように配置されたスプロケットをさらに備えている。
【００６２】
請求項５の発明では、請求項１において、ハウジングに固定されたバックプレートと、位相器内で制御流体を収容するためのロータとをさらに備えている。
【００６３】
請求項６の発明は、位相器において流体の流れを制御するための方法であって、少なくとも一つのキャビティを有するハウジングを提供する工程と、ハウジングの少なくとも一つのキャビティ内で振動するとともにキャビティをアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに分割する少なくとも一つのベーンを有し、ハウジングと係合するようにまたはハウジングに対して回転するように配置されるロータを提供する工程と、実質的に真っ直ぐな線に沿ってロータの開孔内で移動するように配置され、制御流体がアドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路間で流体の流れを選択的に制御するための少なくとも２つの開孔を有する制御バルブを提供する工程と、制御バルブの外側面に設けられ、チャンバ間の流体の流れを容易にするための開口を有するとともに、少なくとも一つの面を有し、該一つの面と実質的に真っ直ぐな線との間に０でない角度が存在している螺旋溝を提供する工程と、キャビティ内でのベーンの位置を制御するために、実質的に真っ直ぐな線に沿って制御バルブを所定の距離移動させる工程とを備えている。
【００６４】
請求項７の発明では、請求項６において、ベーンが、少なくとも一つのチェックバルブを有するように配置されたベーンキャビティを有している。
【００６５】
請求項８の発明では、請求項６において、制御バルブが実質的に真っ直ぐな線に沿って移動するのを制限するための手段を提供する工程をさらに備えている。
【００６６】
請求項９の発明では、請求項６において、ハウジングに固定されるとともにハウジングと一体的に回転するように配置されるスプロケットを提供する工程をさらに備えている。
【００６７】
請求項１０の発明では、請求項６において、ハウジングに固定されるバックプレートと、位相器内で制御流体を収容するためのロータとを提供する工程をさらに備えている。
【００６８】
本発明によれば、ＶＣＴ位相器において、カムセンサのような電子機器がない状態で、少なくとも一つのベーンがキャビティ内で振動するような機械式フィードバック機構が提供されている。
ハウジングおよびロータを備えたＶＣＴ位相器において、ロータが、ハウジングに固定された制御バルブを有している。
【００６９】
本発明は、カム位相器を制御するための手段を提供している。カム位相器は、カムトルク駆動式（ＣＴＡ: Cam Torque Actuated）位相器、トルク駆動式（ＴＡ：Torque Actuated）位相器、または油圧駆動式（ＯＰＡ：Oil Pressure Actuated）位相器のいずれかである。
【００７０】
本発明は、ハウジングに対して回転可能に配置された中央取付けのスプールまたは制御バルブを提供する。スプールは、アドバンスチャンバおよびリタードチャンバへの流体の流れを規制するのに寄与する２つの螺旋溝（つまり軸線と交差する方向に延びる溝）を有している。スプールの実質的に真っ直ぐな線（つまり軸線）に沿った移動は、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかが共通チャンバと流体連絡するのを許容する。
【００７１】
これにより、共通チャンバがアドバンスチャンバやリタードチャンバに流体連絡しなくなるまでロータが回転移動することになる。この点で、ハウジング/スプールに対するロータの回転位置に関して、新たな均衡状態に到達する。
【００７２】
零位置からのロータの移動は、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかと連絡する共通チャンバから抗力を受ける。このため、回転位置は、中央スプールの軸方向位置に直接関連している。
【００７３】
以下の構成要素を備えた位相器が提供されている。すなわち、少なくとも一つのキャビティを有するハウジング。ハウジングにおいて少なくとも一つのベーンによってアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに分割された少なくとも一つのキャビティ内で振動する少なくとも一つのベーンを有し、ハウジングと係合するようにまたはハウジングに対して回転するように配置されるとともに、実質的に直線方向に沿って開孔内で移動するように配置されたロータ。制御流体がアドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路の間で流体の流れを選択的に制御するための少なくとも２つの開孔を有する制御バルブ。
【００７４】
制御バルブの外表面には、螺旋溝が少なくとも一側面を有している。少なくとも一側面と実質的な直線との間には、０でない角度が形成されている。螺旋溝は、チャンバ間での流体の流れを容易にするための開口を有している。これにより、制御バルブが実質的な直線に沿って移動するとき、キャビティ内でのベーンの位置が制御されている。
【００７５】
以下の工程を備えた方法が提供されている。すなわち、少なくとも一つのキャビティを有するハウジングを提供する工程。ハウジングにおいて少なくとも一つのベーンによってアドバンスチャンバおよびリタードチャンバに分割された少なくとも一つのキャビティ内で振動する少なくとも一つのベーンを有し、ハウジングと係合するようにまたはハウジングに対して回転するように配置されるとともに、実質的に直線方向に沿って開口内で移動するように配置されたロータを提供する工程。制御流体がアドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかを満たすように、位相器内の一組の通路の間で流体の流れを選択的に制御するための少なくとも２つの開孔を有する制御バルブを提供する工程。
【００７６】
制御バルブの外表面には、螺旋溝が少なくとも一側面を有している。少なくとも一側面と実質的な直線との間には、０でない角度が形成されている。螺旋溝は、チャンバ間での流体の流れを容易にするための開口を有しており、キャビティ内でのベーンの位置を制御するために、制御バルブを実質的な直線に沿って所定距離移動させている。
【発明の効果】
【００７７】
本発明によれば、ロータの開孔内を実質的に真っ直ぐな線に沿って移動する制御バルブを設けるとともに、実質的に真っ直ぐな線と交差する螺旋溝を制御バルブに形成するようにしたので、該螺旋溝を介して流体の流れを制御できるようになり、これにより、機械式のフィードバック制御機構を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図７には、位相器１０が分解組立状態で示されている。位相器１０は、スプロケット１２と、ロータ１４と、ハウジング１６と、バックプレート１８と、スプール（制御バルブ）２０とから構成されている。
【００７９】
スプロケット１２は、中央に形成された実質的に円柱状のボス２６と、外周に沿って形成された歯２４とを有している。ボス２６は、スプール２０を収容するための穴２８を中央に有している。スプロケット１２は、スプール２０の外周面に形成された軸方向に延びるノッチ３０とスライド可能に係合するキー２７を穴２８内に有している。
【００８０】
スプロケット１２は、ロータ１４をカムシャフト（図示せず）のような第３の部材に取り付けるための一組の結合部材を受け入れるための一組の内側開孔２９をボス２６に有している。スプロケット１２は、ハウジング１６およびバックプレート１８にスプロケット１２を取り付けるための一組の外側開孔５１を有している。
【００８１】
ロータ１４は、スプール２０の軸線３４に沿った軸方向スライド移動を許容するスプロケット１２に組み合わされている。ロータ１４は、その内面３２がスプール２０の外面と接触していることにより、スプール２０に対して回転摺動可能になっている。
【００８２】
ロータ１４は、直径方向両端に配置された第１のベーン３６および第２のベーン３８を有している。第２のベーン３８は、チェックバルブ７０（図５参照）を受け入れるための開孔（ベーンキャビティ）を有している。
【００８３】
ハウジング１６は、ロータ１４を囲繞している。ハウジング１６には、第１および第２のベーン３６，３８を振動可能に収容する一対のキャビティ４０が直径方向両端に形成されている。
【００８４】
ハウジング１６において各キャビティ４０の間には、バックプレート１８の外側開孔５１の個数と同じ個数の一組の開孔４２が形成されている。ハウジング１６は、ロータ１４の外周面４８に回転可能に係合する内側ベアリング面４６を有している。
【００８５】
バックプレート１８は、キャビティ４０内において第１、第２のベーン３６，３８によって区画形成された各チャンバ間での流体連絡を可能にする一組の通路８６，８８を提供するために、ロータ１４の外周面４８の外径よりも小さな内径を有する開孔５０を中央に有している。
【００８６】
言い換えれば、バックプレート１８の一部は、ロータ１４の一部とともに、通路８６，８８を形成している。バックプレート１８は、開孔４２と同じ個数の一組の開孔５１を有している。
【００８７】
スプール２０は、その外周面に沿って螺旋状に延びるとともにアドバンスチャンバおよびリタードチャンバへの流体の流れを規制するように作用する一対の螺旋溝５２を有している。螺旋溝５２は、チャンバ間の選択的な流体連絡のための通路として機能する。
【００８８】
スプール２０は、第１の端部に適切な第１の力を作用させるアクチュエータ（図示せず）と、第１の端部と逆側の第２の端部に第１の力に対応する適切な力を作用させる弾性部材（図示せず）とを有するように配置されている。
【００８９】
図２に示すように、位相器１０の軸線３４に沿った第１の端部には、スプロケット１２が配置されている。スプロケット１２の歯２４は、エンジンタイミングチェーンのようなチェーン（図示せず）と噛み合うように設けられている。
【００９０】
ハウジング１６は、スプロケット１２の上に取り付けられている。典型的には、ハウジング１６は、ネジのような締結手段によってスプロケット１２に固定されている。スプロケット１２の一部は、キャビティ４０の側壁を形成している。
【００９１】
バックプレート１８は、ハウジング１６の上に取り付けられている。バックプレート１８は、ネジのような締結手段によってハウジング１６に固定されている。バックプレート１８の一部もまた、キャビティ４０の側壁を形成している。
【００９２】
スプール２０は、位相器１０の中央に配置されている。スプール２０は、軸線３４に沿って移動可能になっている。また、スプール２０は、ロータ１４の内側ベアリング面とともに同時に回転し得るようになっている。
【００９３】
スプール２０がノッチ３０またはキー２７を介してスプロケット１２に連結されているということが注目されるべきである。したがって、スプール２０は、スプロケット１２と一体的に回転するが、軸線３４に沿ってスライド可能になっている。
【００９４】
図３に示すように、スプロケット１２のボス２６におけるキー２７は、スプール２０のノッチ３０に係合している。キー２７およびノッチ３０を介して、スプロケット１２およびスプール２０は互いに連結されるとともに、スプロケット１２およびロータ１４間における所定の角度関係のために一体的に回転するようになっている。
【００９５】
既述したように、ロータ１４は、スプール２０の外側ベアリング面とともに回転する内側ベアリング面を有している。例示では、位相器１０は、ロータ１４がカムシャフトの一端部に固定されるように取り付けられるカム位相器である。
【００９６】
スプロケット１２は、タイミングチェーンを介してクランクシャフトに連結されている。角度調整は、ロータ１４に対するスプロケット１２の回転移動によって達成することができる。
【００９７】
本発明によれば、角度調整は、位相器１０の他の部材に対してスプール２０を軸線３４に沿って移動させることによって達成されている。スプール２０を軸線３４に沿った所望の複数位置に位置決めすることによって、機械的なフィードバック機構または自己調整機構（後述）が、カムシャフトおよびクランクシャフト間の角度関係を調整する。
【００９８】
図４に示すように、スプロケット１２の内側開孔２９は、３本のネジがロータ１４に挿入されるのを容易にしている。図４は、スプロケット１２の内側開孔２９がネジ５４の上面を許容しているというような、スプロケット１２およびロータ１４間の角度関係の特殊なケースを示しているということが注目される。
【００９９】
ネジ５４は、スプロケット１２には固定されておらず、スプロケット１２に対して回転するロータ１４に固定されている。したがって、他の角度関係においては、ネジ５４は、部分的に示されているか、あるいは全く示されていない。
【０１００】
また、スプール２０の内側部分がスプロケット１２の穴２８内に配置されているということが注目される。さらに、図４は、スプール２０に係合しかつスプール２０とともに回転するように配置されたキー２７を別の角度から示している。開孔６０は、スプロケット１２をハウジング１６に固定するのに用いられている。
【０１０１】
図５に示すように、各キャビティ４０は、それぞれ第１、第２のベーン３６，３８によって、アドバンスチャンバＡおよびリタードチャンバＲに分割されている。一方のキャビティ４０のアドバンスチャンバＡは、他方のキャビティ４０のアドバンスチャンバＡに流体接続されている。同様に、一方のキャビティ４０のリタードチャンバＲは、他方のキャビティ４０のリタードチャンバＲに流体接続されている。
【０１０２】
第１の端部６４および第２の端部６６を有する第３のチャンバまたは共通通路６２が、ロータ１４内に形成されている。第１の端部６４は、螺旋溝５２を介してスプール２０内の通路６８と常時流体接続している。通路６８は、スプール２０の外周面において直径方向逆側端に２つの開孔を有している。
【０１０３】
第２の端部６６は、共通通路６２がロータ１４から第２のベーン３８に向かって延びている結果として形成されている。第２のベーン３８のアドバンスチャンバＡまたはリタードチャンバＲへの制御流体の流れを選択的に許容するように、一対のチェックバルブ７０が設けられている。
【０１０４】
第１のベーン３６のリタードチャンバＲは、スプール２０の螺旋溝５２によって制御されつつ、通路を介して第２のベーン３８のアドバンスチャンバＡに選択的に接続されている。通路７２は、第１のベーン３６のリタードチャンバＲとスプール２０の螺旋溝５２の間に配置されている。
【０１０５】
同様に、第１のベーン３６のアドバンスチャンバＡは、スプール２０の螺旋溝５２によって制御されつつ、通路を介して第２のベーン３８のリタードチャンバＲに選択的に接続されている。通路７４は、第１のベーン３６のアドバンスチャンバＡとスプール２０の螺旋溝５２の間に配置されている。
【０１０６】
好ましくは、第１のベーン３６のリタードチャンバＲが、スプール２０の螺旋溝５２によって制御されつつ、通路を介して第２のチャンバ３８のアドバンスチャンバＡと流体連絡するように選択されたとき、第１のベーン３６のアドバンスチャンバＡは、第２のベーン３８のリタードチャンバＲとは流体連絡していない。
【０１０７】
参照符号ＡＢは、流体の流れの詳細な運転状況が示されるところの領域を限定している。スプール２０が軸線３４に沿って移動するときに、第１のベーン３６のアドバンスチャンバＡからの制御流体が第２のベーン３８のリタードチャンバＲに向かって流れるか、あるいは、第１のベーン３６のリタードチャンバＲからの制御流体が第２のベーン３８のアドバンスチャンバＡに向かって流れるのかを許容するように、螺旋溝５２が形成されている。すなわち、螺旋溝５２は、軸線３４と斜めに交差する方向に延びている。
【０１０８】
図５Ａに示すように、スプール２０の通路６８を介して通路７２から通路６４まで制御流体が流れるのを許容する第１の制御流路８０が形成されている（図中の破線矢印８０参照）。スプール２０の螺旋溝５２の形状がそこを通る流体の流れを防止しているので、通路７４から流出する流体の流れはない。
【０１０９】
図５Ｂに示すように、スプール２０の通路６８を介して通路７４から通路６４まで制御流体が流れるのを許容する第２の制御流路８２が形成されている（図中の破線矢印８２参照）。スプール２０の螺旋溝５２の形状がそこを通る流体の流れを防止しているので、通路７２から流出する流体の流れはない。
【０１１０】
図６〜図７Ａには、本発明の具体例が示されている。図６には、本発明による位相器の第１の動的状態が示されている。ハウジング１６は、それぞれキャビティ４０内を振動する第１、第２のベーン３６，３８を有するスプロケット１２の一側面を覆っている。
【０１１１】
ロータ１４は、２つのリタードチャンバ間での流体接続を容易にする第１の溝８６を有している。また、ロータ１４は、２つのアドバンスチャンバ間での流体接続を容易にする第２の溝８８を有している。スプール２０は、ロータ１４の中央に配置されている。スプール２０の螺旋溝５２の形状により、ロータ１４の第１の端部６４は、スプール２０の移動の全範囲において、スプール２０の通路６８と常時流体接続されている。
【０１１２】
これに対して、スプール２０の螺旋溝５２の形状またはその形成によって、通路７４は通路６８と流体連絡しているが、通路７２は、第１の端部６４とは流体連絡していない。このため、図６に示す第１の動的状態においては、通路８２が作動中であり、通路８０は作動していない。
【０１１３】
図６Ａには、螺旋溝５２の形状または形成が示されている。螺旋溝５２は、スプール２０の外周面上でくりぬかれた（すなわち外周面に開口する）領域であり、６つの面を有している。６つの面のうちの２つの面、とくに面９０，９２（すなわち通路７２，７４と接近したまたはオーバーラップした２つの面）は、概略対称形状のスプール２０の中心線３４に対してなす角度が０でない一対の角度を有している。言い換えれば、角度θ１，θ２は、９０°でない角度を有している。
【０１１４】
さらに、面９０，９２は、通路７２，７４の直径よりも少なくとも長い十分な長さを有している。螺旋溝５２は、通路６８，７４間または通路６８，７２間のいずれかが流体連絡するような大きさおよび方向に、形成されている。
【０１１５】
スプール２０が軸線３４に沿って前後方向に移動するとき、通路６８，７４間または通路６８，７２間のいずれかが流体連絡するように許容される。したがって、リタードチャンバからの流体がアドバンスチャンバに向かって流れるか、あるいは、アドバンスチャンバからの流体がリタードチャンバに向かって流れる。
【０１１６】
その結果、ロータ１４がハウジング１６に対して回転することになる。スプール２０の移動量、またはスプール２０がロータ１４に対して所望位置に留まる期間は、ロータ１４およびハウジング１６間の回転角または回転位相を決定する。
【０１１７】
理解されるように、スプール２０の一側面に作用するアクチュエータ（図示せず）と、スプール２０の他側面に作用する弾性部材（図示せず）とが、スプール２０を移動させるとともに、スプール２０がロータ１４に対して所望位置に留まる期間を調整する。したがって、アクチュエータの駆動および調整を制御するコントローラ（図示せず）が、ロータ１４およびハウジング１６間の位相関係を前もって決定するように用いられる。
【０１１８】
図７には、本発明による位相器の第２の動的状態が示されている。ハウジング１６は、それぞれキャビティ４０内で振動する第１、第２のベーン３６，３８を有するスプロケット１２の一側面を覆っている。
【０１１９】
ロータ１４は、２つのリタードチャンバ間での流体接続を容易にする第１の溝８６を有している。また、ロータ１４は、２つのアドバンスチャンバ間での流体接続を容易にする第２の溝８８を有している。スプール２０は、ロータ１４の中央に配置されている。スプール２０の螺旋溝５２の形状により、ロータ１４の第１の端部６４は、スプール２０の移動の全範囲において、スプール２０の通路６８と常時流体接続されている。
【０１２０】
これに対して、スプール２０の螺旋溝５２の形状またはその形成によって、通路７２は通路６８と流体連絡しているが、通路７４は、第１の端部６４とは流体連絡していない。このため、通路８０が作動中であり、通路８２は作動していない。
【０１２１】
図７Ａには、螺旋溝５２の形状または形成が示されている。螺旋溝５２は、スプール２０の外周面上でくりぬかれた領域であり、６つの面を有している。６つの面のうちの２つの面、とくに面９０，９２は、概略対称形状のスプール２０の中心線に対してなす角度が０でない一対の角度を有している。言い換えれば、角度θ１，θ２は、９０°でない角度を有している。
【０１２２】
さらに、面９０，９２は、通路７２，７４の直径よりも少なくとも長い十分な長さを有している。スプール２０の一部であるまたはスプール２０内に形成された通路６８と異なり、通路７２，７４はスプール２０の一部ではなく、ロータ１４の一部であって、スプール２０を収容する穴においてほぼ逆側位置に形成されている。
【０１２３】
螺旋溝５２は、通路６８，７４間または通路６８，７２間のいずれかで流体連絡するような大きさおよび方向に、形成されている。スプール２０が軸線３４に沿って前後方向に移動するとき、通路６８，７４間または通路６８，７２間のいずれかが流体連絡するように許容される。したがって、リタードチャンバからの流体がアドバンスチャンバに向かって流れるか、あるいは、アドバンスチャンバからの流体がリタードチャンバに向かって流れる。
【０１２４】
その結果、ロータ１４はハウジング１６に対して回転することになる。スプール２０の移動量、またはスプール２０がロータ１４に対して所望位置に留まる期間は、ロータ１４およびハウジング１６間の回転角または回転位相を決定する。
【０１２５】
理解されるように、スプール２０の一側面に作用するアクチュエータ（図示せず）と、スプール２０の他側面に作用する弾性部材（図示せず）とが、スプール２０を移動させるとともに、スプール２０がロータ１４に対して所望位置に留まる期間を調整する。したがって、アクチュエータの駆動および調整を制御するコントローラ（図示せず）が、ロータ１４およびハウジング１６間の位相関係を前もって決定するように用いられる。
【０１２６】
以下の事項は、本発明に関連する用語および概念である。
上記流体が作動流体であるということが注目されるべきである。作動流体は、ベーン位相器内でベーンを移動させる流体のことである。典型的には、作動流体はエンジンオイルを含んでいるが、これとは別個の作動流体である。
【０１２７】
本発明のＶＣＴシステムは、カムトルク駆動（ＣＴＡ）ＶＣＴシステムである。ＶＣＴシステムは、ベーンを移動させるのにエンジンバルブを開閉させる力によって生じるカムシャフト内のトルク逆転現象を使用している。
【０１２８】
ＣＴＡシステム内の制御バルブは、アドバンスチャンバからリタードチャンバへの流体の流れを許容しており、これにより、ベーンの移動を許容しまたは流体の流れを停止させて、ベーンのためにオイル導入口を有しているが、位相器を移動させるのにエンジンオイル圧を使用してはいない。ベーンは、チャンバ内に収容されるとともに、作動流体が作用する半径方向の部材である。ベーン位相器は、チャンバ内で移動するベーンによって駆動される位相器である。
【０１２９】
エンジンには、一つまたはそれ以上のカムシャフトがある。カムシャフトは、ベルト、チェーン、ギヤまたは他のカムシャフトにより駆動される。カムシャフト上には、バルブを押圧するローブが設けられている。
【０１３０】
多数本のカムシャフトを有するエンジンにおいては、大抵の場合、エグゾーストバルブ用に１本のシャフトが設けられ、インテークバルブ用に一本のシャフトが設けられている。Ｖ型エンジンは、通常、各バンクに１本ずつ２本のカムシャフトを有しているか、または各バンクにインテークバルブ用およびエグゾーストバルブ用の４本のカムシャフトを有している。
【０１３１】
チャンバは、ベーンが回転する空間領域として定義されている。チャンバは、クランクシャフトに対してバルブを先に開放させるアドバンスチャンバと、クランクシャフトに対してバルブを後で開放させるリタードチャンバとに分割されている。チェックバルブは、ただ一つの方向のみの流体の流れを許容するバルブとして定義されている。
【０１３２】
クローズドループは、一つの特性を他の特性に反応させて変化させるとともに、その変化が正しくなされたかどうかチェックして、所望の結果が得られるように作用を調整する制御システムとして定義されている。たとえば、ＥＣＵからの命令に反応して位相器位置を変化させるバルブを移動させ、実際の位相器位置をチェックして、バルブを再度正規の位置に移動させる。
【０１３３】
制御バルブは、位相器への流体の流れを制御するバルブである。制御バルブは、ＣＴＡシステムの位相器の内部に設けられている。制御バルブは、油圧またはソレノイドによって駆動される。クランクシャフトは、ピストンからの動力により、トランスミッションおよびカムシャフトを駆動する。
【０１３４】
スプールバルブは、スプール型の制御バルブとして定義されている。典型的には、スプールは穴内に配置されて、一方の通路を他方の通路に連絡している。スプールは、大抵の場合、位相器のロータの中心軸に配置されている。
【０１３５】
差圧制御システム（ＤＰＣＳ： differential pressure control system)は、スプールの各端部への作動流体圧を使用して、スプールバルブを移動させるシステムである。スプールの一端は他端よりも大きくなっており、一端に作用する流体は通常は油圧制御のＰＷＭバルブによって制御され、全供給圧はスプールの他端に供給されており、これにより、差圧が生じている。バルブ制御ユニット（ＶＣＵ： valve control unit)は、ＶＣＴシステムを制御するための制御回路である。典型的には、ＶＣＵは、ＥＣＵからの命令に反応して作動する。
【０１３６】
ドリブンシャフトは、ＶＣＴ内において動力を受ける任意のシャフトであり、大抵の場合、カムシャフトである。ドライブシャフトは、ＶＣＴ内において動力を供給する任意のシャフトであり、大抵の場合はクランクシャフトであるが、一方のカムシャフトに対する他方の駆動カムシャフトの場合もある。
【０１３７】
ＥＣＵは、車載コンピュータであるエンジン制御ユニットである。エンジンオイルは、エンジンを潤滑するのに使用されるオイルであり、制御バルブを介して位相器を駆動するのに油圧を作用させている。
【０１３８】
ハウジングは、チャンバを備えた位相器の外側部分として定義されている。ハウジングの外側部分は、タイミングベルト用のプーリ、タイミングチェーン用のスプロケットまたはタイミングギヤ用のギヤである。作動流体は、ブレーキオイルやパワーステアリングオイルと同様に、液圧シリンダに使用される任意のオイルである。
【０１３９】
作動流体は、必ずしもエンジンオイルと同じでなくてもよい。ロックピンは、位相器を所定位置にロックするように配置されている。ロックピンは、エンジン始動時や停止時のように、油圧が低すぎて位相器を保持できない場合に通常用いられる。
【０１４０】
ＯＰＡ型のＶＣＴシステムは、ベーンを移動させるのにエンジンオイル圧をベーンの一方の側または他方の側に作用させる一般的な位相器を使用している。
オープンループは、作用を確認するフィードバックを行うことなく、一つの特性を他方の特性に反応して変化させる（たとえば、ＥＣＵからの命令信号に反応してバルブを移動させる）制御システム内で用いられている。
【０１４１】
位相は、カムシャフトおよびクランクシャフト間（または、位相器が他方のカムによって駆動される場合にはカムシャフト間）の相対的角度位置として定義されている。位相器は、カムに据え付けられる全体の部分として定義されている。
【０１４２】
位相器は、典型的には、ロータおよびハウジング、さらにはスプールバルブおよびチェックバルブから構成されている。ピストン位相器は、内燃機関のシリンダ内のピストンによって駆動される位相器である。ロータは、カムシャフトに装着された、位相器の内側部分である。
【０１４３】
パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse-width Modulation）は、電圧または流体圧のオン・オフパルスのタイミングを変化させることによって、変化する力または圧力を提供している。ソレノイドは、機械的アームを移動させるのにコイル内を流れる電流を使用する電気式アクチュエータである。
【０１４４】
可変力ソレノイド（ＶＦＳ： variable force solenoid）は、通常は供給電流のＰＷＭによってその駆動力が変化し得るソレノイドである。ＶＦＳは、オン・オフソレノイドに対向している。
【０１４５】
スプロケットは、エンジンタイミングチェーンのようなチェーンとともに使用される部材である。タイミングとは、ピストンが或る限定位置（通常は上死点（ＴＤＣ））に達する時間と他の事象が起こる時間との間の関係として定義される。
【０１４６】
たとえば、ＶＣＴまたはＶＶＴシステムにおいては、タイミングは通常、バルブが開くまたは閉じるときに関係している。点火タイミングは、点火プラグが点火するときに関係している。
【０１４７】
トーション・アシスト（ＴＡ）位相器またはトルク・アシスト位相器は、ＯＰＡ位相器の変形例であって、オイル供給ラインにチェックバルブを付加しており（つまり、単一のチェックバルブの実施態様）、または各チャンバへの供給ラインにチェックバルブを付加している（つまり、２つのチェックバルブの実施態様）。
【０１４８】
チェックバルブは、トルク逆転による油圧パルスが油圧システム内に伝搬するのを阻止するとともに、ベーンがトルク逆転により後退するのを停止させる。ＴＡシステムにおいては、前方へのトルク効果によるベーンの動きが許容されている。このため、トーション・アシストという表現が用いられている。ベーンの動きのグラフは、階段状である。
【０１４９】
ＶＣＴシステムは、位相器、制御バルブ、制御バルブアクチュエータおよび制御回路を有している。可変カムタイミング（ＶＣＴ）は、エンジンのインテークバルブおよび（または）エグゾーストバルブを駆動する一つまたはそれ以上のカムシャフト間の角度関係（位相）を制御しまたは変化させるための方法であって物ではない。角度関係はまた、クランクシャフトがピストンに連結されているところのカムおよびクランクシャフト間の位相関係を含んでいる。
【０１５０】
可変バルブタイミング（ＶＶＴ： variable valve timing）は、バルブタイミングを変化させる任意の方法である。ＶＶＴはＶＣＴに関連している。ＶＶＴは、カムの形状を変えることによって、あるいは、カムに対するカムローブの関係、カムまたはバルブに対するバルブアクチュエータの関係を変えることによって、達成される。
【０１５１】
またＶＶＴは、電気式または液圧式アクチュエータを使用してバルブを個々に制御することによって、達成される。言い換えれば、すべてのＶＣＴはＶＶＴであるが、ＶＶＴがすべてＶＣＴであるというわけではない。
【０１５２】
本発明は、カム位相器を制御するための手段を提供している。本発明は、カムトルク駆動位相器、ＴＡ位相器、または油圧駆動位相器のいずれかに適している。制御バルブとしてハウジングに対して回転可能に配置された中央取付けのスプールを利用することにより、スプールは、アドバンスチャンバおよびリタードチャンバへの流体の流れを調整するように作用する２本の螺旋溝を有している。
【０１５３】
スプールの軸方向移動により、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかがロータ１４の共通通路６２のような共通チャンバと連絡するのが許容される。このことは、共通チャンバがアドバンスチャンバともリタードチャンバとも連絡しなくなるまで、ロータが回転移動することに帰着する。この点で、ハウジング/スプールに対するロータの新たな均衡回転位置に到達する。
【０１５４】
零位置からのロータの移動は、アドバンスチャンバまたはリタードチャンバのいずれかと連絡する共通チャンバによって抗力を受ける。したがって、回転位置は、中央スプールの軸方向位置と直接関係している。
中央スプールは、スプールの一端に押付力を作用させる可変力ソレノイド、ステップモータなどのアクチュエータとともに配置され、該アクチュエータによって駆動される。
【０１５５】
本発明が関連する分野の当業者は、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【０１５６】
したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該技術分野の当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明による位相器の分解組立図である。
【図２】本発明による位相器の側面図である。
【図３】本発明による位相器の斜視図である。
【図４】本発明による位相器の正面図である。
【図５】本発明の概略構成図である。
【図５Ａ】図５の第１の詳細図である。
【図５Ｂ】図５の第２の詳細図である。
【図６】第１の動的状態において本発明による具体的な位相器を示している。
【図６Ａ】第１の動的状態において螺旋溝の形状または形成を示している。
【図７】第２の動的状態において本発明による具体的な位相器を示している。
【図７Ａ】第２の動的状態において螺旋溝の形状または形成を示している。
【符号の説明】
【０１５８】
１０：  位相器
１４：  ロータ
１６：  ハウジング
２０：  スプール（制御バルブ）
３６：  第１のベーン
３８：  第２のベーン
４０：  キャビティ
５２：  螺旋溝
Ａ：  アドバンスチャンバ
Ｒ：  リタードチャンバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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